git.mutantstargoat.com Git - dosdemo/blob - src/mesh.c

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <math.h>
   5 #include "mesh.h"
   6 #include "3dgfx.h"
   7
   8 static struct {
   9         struct g3d_vertex *varr;
  10         const float *xform;
  11 } zsort_cls;
  12
  13 static int zsort_cmp(const void *aptr, const void *bptr)
  14 {
  15         const float *m = zsort_cls.xform;
  16
  17         const struct g3d_vertex *va = (const struct g3d_vertex*)aptr;
  18         const struct g3d_vertex *vb = (const struct g3d_vertex*)bptr;
  19
  20         float za = m[2] * va->x + m[6] * va->y + m[10] * va->z + m[14];
  21         float zb = m[2] * vb->x + m[6] * vb->y + m[10] * vb->z + m[14];
  22
  23         ++va;
  24         ++vb;
  25
  26         za += m[2] * va->x + m[6] * va->y + m[10] * va->z + m[14];
  27         zb += m[2] * vb->x + m[6] * vb->y + m[10] * vb->z + m[14];
  28
  29         return za - zb;
  30 }
  31
  32 static int zsort_indexed_cmp(const void *aptr, const void *bptr)
  33 {
  34         const uint16_t *a = (const uint16_t*)aptr;
  35         const uint16_t *b = (const uint16_t*)bptr;
  36
  37         const float *m = zsort_cls.xform;
  38
  39         const struct g3d_vertex *va = zsort_cls.varr + a[0];
  40         const struct g3d_vertex *vb = zsort_cls.varr + b[0];
  41
  42         float za = m[2] * va->x + m[6] * va->y + m[10] * va->z + m[14];
  43         float zb = m[2] * vb->x + m[6] * vb->y + m[10] * vb->z + m[14];
  44
  45         va = zsort_cls.varr + a[2];
  46         vb = zsort_cls.varr + b[2];
  47
  48         za += m[2] * va->x + m[6] * va->y + m[10] * va->z + m[14];
  49         zb += m[2] * vb->x + m[6] * vb->y + m[10] * vb->z + m[14];
  50
  51         return za - zb;
  52 }
  53
  54
  55 void zsort_mesh(struct g3d_mesh *m)
  56 {
  57         zsort_cls.varr = m->varr;
  58         zsort_cls.xform = g3d_get_matrix(G3D_MODELVIEW, 0);
  59
  60         if(m->iarr) {
  61                 int nfaces = m->icount / m->prim;
  62                 qsort(m->iarr, nfaces, m->prim * sizeof *m->iarr, zsort_indexed_cmp);
  63         } else {
  64                 int nfaces = m->vcount / m->prim;
  65                 qsort(m->varr, nfaces, m->prim * sizeof *m->varr, zsort_cmp);
  66         }
  67 }
  68
  69
  70 void draw_mesh(struct g3d_mesh *mesh)
  71 {
  72         if(mesh->iarr) {
  73                 g3d_draw_indexed(mesh->prim, mesh->varr, mesh->vcount, mesh->iarr, mesh->icount);
  74         } else {
  75                 g3d_draw(mesh->prim, mesh->varr, mesh->vcount);
  76         }
  77 }
  78
  79 void apply_mesh_xform(struct g3d_mesh *mesh, const float *xform)
  80 {
  81         int i;
  82         struct g3d_vertex *v = mesh->varr;
  83
  84         for(i=0; i<mesh->vcount; i++) {
  85                 float x = xform[0] * v->x + xform[4] * v->y + xform[8] * v->z + xform[12];
  86                 float y = xform[1] * v->x + xform[5] * v->y + xform[9] * v->z + xform[13];
  87                 v->z = xform[2] * v->x + xform[6] * v->y + xform[10] * v->z + xform[14];
  88                 v->x = x;
  89                 v->y = y;
  90                 x = xform[0] * v->nx + xform[4] * v->ny + xform[8] * v->nz;
  91                 y = xform[1] * v->nx + xform[5] * v->ny + xform[9] * v->nz;
  92                 v->nz = xform[2] * v->nx + xform[6] * v->ny + xform[10] * v->nz;
  93                 v->nx = x;
  94                 v->ny = y;
  95                 ++v;
  96         }
  97 }
  98
  99 int append_mesh(struct g3d_mesh *ma, struct g3d_mesh *mb)
 100 {
 101         int i, new_vcount, new_icount;
 102         void *tmp;
 103         uint16_t *iptr;
 104
 105         if(ma->prim != mb->prim) {
 106                 fprintf(stderr, "append_mesh failed, primitive mismatch\n");
 107                 return -1;
 108         }
 109
 110         if(ma->iarr || mb->iarr) {
 111                 if(!ma->iarr) {
 112                         if(indexify_mesh(ma) == -1) {
 113                                 return -1;
 114                         }
 115                 } else if(!mb->iarr) {
 116                         if(indexify_mesh(mb) == -1) {
 117                                 return -1;
 118                         }
 119                 }
 120
 121                 new_icount = ma->icount + mb->icount;
 122                 if(!(iptr = realloc(ma->iarr, new_icount * sizeof *iptr))) {
 123                         fprintf(stderr, "append_mesh: failed to allocate combined index buffer (%d indices)\n", new_icount);
 124                         return -1;
 125                 }
 126                 ma->iarr = iptr;
 127
 128                 iptr += ma->icount;
 129                 for(i=0; i<mb->icount; i++) {
 130                         *iptr++ = mb->iarr[i] + ma->vcount;
 131                 }
 132                 ma->icount = new_icount;
 133         }
 134
 135         new_vcount = ma->vcount + mb->vcount;
 136         if(!(tmp = realloc(ma->varr, new_vcount * sizeof *ma->varr))) {
 137                 fprintf(stderr, "append_mesh: failed to allocate combined vertex buffer (%d verts)\n", new_vcount);
 138                 return -1;
 139         }
 140         ma->varr = tmp;
 141         memcpy(ma->varr + ma->vcount, mb->varr, mb->vcount * sizeof *ma->varr);
 142         ma->vcount = new_vcount;
 143         return 0;
 144 }
 145
 146 #define FEQ(a, b)       ((a) - (b) < 1e-5 && (b) - (a) < 1e-5)
 147 static int cmp_vertex(struct g3d_vertex *a, struct g3d_vertex *b)
 148 {
 149         if(!FEQ(a->x, b->x) || !FEQ(a->y, b->y) || !FEQ(a->z, b->z) || !FEQ(a->w, b->w))
 150                 return -1;
 151         if(!FEQ(a->nx, b->nx) || !FEQ(a->ny, b->ny) || !FEQ(a->nz, b->nz))
 152                 return -1;
 153         if(!FEQ(a->u, b->u) || !FEQ(a->v, b->v))
 154                 return -1;
 155         if(a->r != b->r || a->g != b->g || a->b != b->b || a->a != b->a)
 156                 return -1;
 157         return 0;
 158 }
 159
 160 static int find_existing(struct g3d_vertex *v, struct g3d_vertex *varr, int vcount)
 161 {
 162         int i;
 163         for(i=0; i<vcount; i++) {
 164                 if(cmp_vertex(v, varr++) == 0) {
 165                         return i;
 166                 }
 167         }
 168         return -1;
 169 }
 170
 171 int indexify_mesh(struct g3d_mesh *mesh)
 172 {
 173         int i, j, nfaces, max_icount, idx;
 174         int out_vcount = 0;
 175         struct g3d_vertex *vin, *vout;
 176         uint16_t *iout;
 177
 178         if(mesh->iarr) {
 179                 fprintf(stderr, "indexify_mesh failed: already indexed\n");
 180                 return -1;
 181         }
 182
 183         nfaces = mesh->vcount / mesh->prim;
 184         max_icount = mesh->vcount;
 185
 186         if(!(mesh->iarr = malloc(max_icount * sizeof *mesh->iarr))) {
 187                 fprintf(stderr, "indexify_mesh failed to allocate index buffer of %d indices\n", max_icount);
 188                 return -1;
 189         }
 190
 191         vin = vout = mesh->varr;
 192         iout = mesh->iarr;
 193
 194         for(i=0; i<nfaces; i++) {
 195                 for(j=0; j<mesh->prim; j++) {
 196                         if((idx = find_existing(vin, mesh->varr, out_vcount)) >= 0) {
 197                                 *iout++ = idx;
 198                         } else {
 199                                 *iout++ = out_vcount++;
 200                                 if(vin != vout) {
 201                                         *vout++ = *vin;
 202                                 }
 203                         }
 204                         ++vin;
 205                 }
 206         }
 207
 208         /* XXX also shrink buffers? I'll just leave them to max size for now */
 209         return 0;
 210 }
 211
 212 void normalize_mesh_normals(struct g3d_mesh *mesh)
 213 {
 214         int i;
 215         struct g3d_vertex *v = mesh->varr;
 216
 217         for(i=0; i<mesh->vcount; i++) {
 218                 float mag = sqrt(v->nx * v->nx + v->ny * v->ny + v->nz * v->nz);
 219                 float s = (mag == 0.0f) ? 1.0f : 1.0f / mag;
 220                 v->nx *= s;
 221                 v->ny *= s;
 222                 v->nz *= s;
 223                 ++v;
 224         }
 225 }
 226
 227 int gen_plane_mesh(struct g3d_mesh *m, float width, float height, int usub, int vsub)
 228 {
 229         int i, j;
 230         int nfaces, nverts, nidx, uverts, vverts;
 231         float x, y, u, v, du, dv;
 232         struct g3d_vertex *vptr;
 233         uint16_t *iptr;
 234
 235         if(usub < 1) usub = 1;
 236         if(vsub < 1) vsub = 1;
 237
 238         nfaces = usub * vsub;
 239         uverts = usub + 1;
 240         vverts = vsub + 1;
 241         du = (float)width / (float)usub;
 242         dv = (float)height / (float)vsub;
 243
 244         nverts = uverts * vverts;
 245         nidx = nfaces * 4;
 246
 247         if(!(m->varr = malloc(nverts * sizeof *m->varr))) {
 248                 fprintf(stderr, "gen_plane_mesh: failed to allocate vertex buffer (%d vertices)\n", nverts);
 249                 return -1;
 250         }
 251         if(!(m->iarr = malloc(nidx * sizeof *m->iarr))) {
 252                 fprintf(stderr, "gen_plane_mesh: failed to allocate index buffer (%d indices)\n", nidx);
 253                 free(m->varr);
 254                 m->varr = 0;
 255                 return -1;
 256         }
 257
 258         m->prim = G3D_QUADS;
 259         m->vcount = nverts;
 260         m->icount = nidx;
 261
 262         vptr = m->varr;
 263         iptr = m->iarr;
 264
 265         v = 0.0f;
 266         for(i=0; i<vverts; i++) {
 267                 y = (v - 0.5) * height;
 268                 u = 0.0f;
 269
 270                 for(j=0; j<uverts; j++) {
 271                         x = (u - 0.5) * width;
 272
 273                         vptr->x = x;
 274                         vptr->y = y;
 275                         vptr->z = 0.0f;
 276                         vptr->w = 1.0f;
 277                         vptr->nx = 0.0f;
 278                         vptr->ny = 0.0f;
 279                         vptr->nz = 1.0f;
 280                         vptr->u = u;
 281                         vptr->v = v;
 282                         vptr->r = vptr->g = vptr->b = vptr->a = 255;
 283                         ++vptr;
 284
 285                         u += du;
 286                 }
 287                 v += dv;
 288         }
 289
 290         for(i=0; i<vsub; i++) {
 291                 for(j=0; j<usub; j++) {
 292                         int idx = i * uverts + j;
 293                         *iptr++ = idx;
 294                         *iptr++ = idx + 1;
 295                         *iptr++ = idx + uverts + 1;
 296                         *iptr++ = idx + uverts;
 297                 }
 298         }
 299         return 0;
 300 }
 301
 302 int gen_cube_mesh(struct g3d_mesh *mesh, float sz, int sub)
 303 {
 304         int i;
 305         struct g3d_mesh *m;
 306         struct g3d_mesh tmpmesh;
 307         static float rotface[][4] = {
 308                 {0, 0, 1, 0},
 309                 {90, 0, 1, 0},
 310                 {180, 0, 1, 0},
 311                 {270, 0, 1, 0},
 312                 {90, 1, 0, 0},
 313                 {-90, 1, 0, 0}
 314         };
 315
 316         g3d_matrix_mode(G3D_MODELVIEW);
 317         g3d_push_matrix();
 318
 319         for(i=0; i<6; i++) {
 320                 m = i > 0 ? &tmpmesh : mesh;
 321                 if(gen_plane_mesh(m, sz, sz, sub, sub) == -1)
 322                         return -1;
 323                 g3d_load_identity();
 324                 g3d_rotate(rotface[i][0], rotface[i][1], rotface[i][2], rotface[i][3]);
 325                 g3d_translate(0, 0, sz / 2.0f);
 326                 apply_mesh_xform(m, g3d_get_matrix(G3D_MODELVIEW, 0));
 327                 if(i > 0) {
 328                         if(append_mesh(mesh, m) == -1) {
 329                                 return -1;
 330                         }
 331                 }
 332         }
 333
 334         g3d_pop_matrix();
 335         return 0;
 336 }
 337
 338 static void torusvec(float *res, float theta, float phi, float mr, float rr)
 339 {
 340         float rx, ry, rz;
 341         theta = -theta;
 342
 343         rx = -cos(phi) * rr + mr;
 344         ry = sin(phi) * rr;
 345         rz = 0.0f;
 346
 347         res[0] = rx * sin(theta) + rz * cos(theta);
 348         res[1] = ry;
 349         res[2] = -rx * cos(theta) + rz * sin(theta);
 350 }
 351
 352 int gen_torus_mesh(struct g3d_mesh *mesh, float rad, float ringrad, int usub, int vsub)
 353 {
 354         int i, j;
 355         int nfaces, uverts, vverts;
 356         struct g3d_vertex *vptr;
 357         uint16_t *iptr;
 358
 359         mesh->prim = G3D_QUADS;
 360
 361         if(usub < 4) usub = 4;
 362         if(vsub < 2) vsub = 2;
 363
 364         uverts = usub + 1;
 365         vverts = vsub + 1;
 366
 367         mesh->vcount = uverts * vverts;
 368         nfaces = usub * vsub;
 369         mesh->icount = nfaces * 4;
 370
 371         printf("generating torus with %d faces (%d vertices)\n", nfaces, mesh->vcount);
 372
 373         if(!(mesh->varr = malloc(mesh->vcount * sizeof *mesh->varr))) {
 374                 return -1;
 375         }
 376         if(!(mesh->iarr = malloc(mesh->icount * sizeof *mesh->iarr))) {
 377                 return -1;
 378         }
 379         vptr = mesh->varr;
 380         iptr = mesh->iarr;
 381
 382         for(i=0; i<uverts; i++) {
 383                 float u = (float)i / (float)(uverts - 1);
 384                 float theta = u * 2.0 * M_PI;
 385                 float rcent[3];
 386
 387                 torusvec(rcent, theta, 0, rad, 0);
 388
 389                 for(j=0; j<vverts; j++) {
 390                         float v = (float)j / (float)(vverts - 1);
 391                         float phi = v * 2.0 * M_PI;
 392                         int chess = (i & 1) == (j & 1);
 393
 394                         torusvec(&vptr->x, theta, phi, rad, ringrad);
 395                         vptr->w = 1.0f;
 396
 397                         vptr->nx = (vptr->x - rcent[0]) / ringrad;
 398                         vptr->ny = (vptr->y - rcent[1]) / ringrad;
 399                         vptr->nz = (vptr->z - rcent[2]) / ringrad;
 400                         vptr->u = u;
 401                         vptr->v = v;
 402                         vptr->r = chess ? 255 : 64;
 403                         vptr->g = 128;
 404                         vptr->b = chess ? 64 : 255;
 405                         ++vptr;
 406
 407                         if(i < usub && j < vsub) {
 408                                 int idx = i * vverts + j;
 409                                 *iptr++ = idx;
 410                                 *iptr++ = idx + 1;
 411                                 *iptr++ = idx + vverts + 1;
 412                                 *iptr++ = idx + vverts;
 413                         }
 414                 }
 415         }
 416         return 0;
 417 }
 418